연구원들은 혼합 직물에서 폴리에스테르와 면을 분리합니다.

새로운 연구에서 노스캐롤라이나 주립대학교 연구진은 화학 반응을 가속화하는 자연의 도구인 효소를 사용하여 면과 폴리에스터 혼합 직물을 분리할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 궁극적으로 그들은 자신들의 발견이 직물의 구성 재료를 재활용하는 보다 효율적인 방법으로 이어져 직물 폐기물을 줄이는 데 도움이 되기를 바라고 있습니다.

그러나 그들은 또한 혼합 직물이 염색되거나 주름 저항성을 높이는 화학 물질로 처리된 경우 공정에 더 많은 단계가 필요하다는 것을 발견했습니다.

"우리는 면-폴리에스터 혼방에서 모든 면을 분리할 수 있습니다. 이는 이제 재활용이 가능한 깨끗한 폴리에스터를 갖게 되었음을 의미합니다."라고 NC State의 섬유 공학, 화학 및 과학 부교수인 이번 연구의 교신 저자인 Sonja Salmon은 말했습니다. "매립지에서 폴리에스터는 분해되지 않으며 면은 분해되는 데 몇 달 이상이 걸릴 수 있습니다. 우리의 방법을 사용하면 48시간 이내에 폴리에스터에서 면을 분리할 수 있습니다."

미국 환경보호청에 따르면 소비자들은 매년 약 1,100만 톤의 섬유 폐기물을 미국 매립지에 버립니다. 연구원들은 각 구성 재료가 재활용될 수 있도록 폴리에스터에서 면을 분리하는 방법을 개발하기를 원했습니다.

이번 연구에서 연구자들은 목화의 셀룰로오스를 잘게 자르기 위해 약산성 용액에 효소의 "칵테일"을 사용했습니다. 셀룰로오스는 식물의 세포벽에 구조를 부여하는 물질입니다. 아이디어는 셀룰로오스를 잘게 썰어 혼합된 직조 구조에서 "떨어져" 포도당과 함께 작은 면 섬유 조각이 남도록 하는 것입니다. 포도당은 분해된 셀룰로오스의 생분해성 부산물입니다. 그런 다음, 그들의 과정에는 포도당을 씻어내고 면 섬유 조각을 걸러내는 과정이 포함되어 깨끗한 폴리에스터가 남습니다.

"이것은 온화한 과정입니다. 치료법은 식초를 사용하는 것처럼 약간 산성입니다"라고 Salmon은 말했습니다. "우리는 또한 섭씨 50도에서 작동했는데, 이는 뜨거운 세탁기의 온도와 같습니다.

Salmon은 “폴리에스테르를 깨끗한 수준으로 분리할 수 있다는 것은 매우 유망한 일입니다.”라고 덧붙였습니다. "우리는 폴리에스터의 특성을 특성화하기 위해 아직 해야 할 일이 더 있지만 조건이 너무 온화하기 때문에 매우 좋을 것이라고 생각합니다. 우리는 폴리에스터를 무시하는 효소를 추가할 뿐입니다."

그들은 100% 면 직물의 열화를 면 및 폴리에스터 혼방의 열화와 비교했으며, 빨간색과 파란색 반응성 염료로 염색하고 내구성 있는 프레스 화학 물질로 처리한 직물도 테스트했습니다. 염색된 물질을 분해하기 위해 연구진은 사용되는 시간과 효소의 양을 늘려야 했다. 내구성 있는 프레스 화학 물질로 처리된 직물의 경우 효소를 첨가하기 전에 화학적 전처리를 사용해야 했습니다.

“선택한 염료는 직물의 잠재적인 품질 저하에 큰 영향을 미칩니다.”라고 NC 주립대 대학원생이자 연구의 주요 저자인 Jeannie Egan이 말했습니다. "또한 우리는 지금까지 가장 큰 장애물이 주름 방지 마감이라는 것을 발견했습니다. 그 뒤에 있는 화학은 효소가 셀룰로오스에 접근하는 데 중요한 차단을 생성합니다. 전처리 없이 우리는 10% 미만의 분해를 달성했지만 이후에는 두 가지 효소 투여로 완전히 분해할 수 있었는데, 이는 정말 흥미로운 결과였습니다."

연구원들은 폴리에스터가 재활용될 수 있는 반면 면 조각의 슬러리는 종이 첨가제 또는 복합 재료에 유용한 첨가물로 가치가 있을 수 있다고 말했습니다. 그들은 또한 포도당이 바이오 연료를 만드는 데 사용될 수 있는지 조사하고 있습니다.

“슬러리는 매우 강력한 효소 분해에 저항하는 잔류 면 조각으로 만들어졌습니다.”라고 Salmon은 말했습니다. "그것은 강화제로서 잠재적인 가치를 가지고 있습니다. 포도당 시럽의 경우, 우리는 이를 혐기성 소화조에 공급하여 바이오 연료를 만들 수 있는지 알아보기 위한 프로젝트에 협력하고 있습니다. 우리는 폐기물을 가져와 바이오 에너지로 전환할 것입니다. 매립지에 버리는 것보다 훨씬 낫습니다."

"지속 가능한 폐기물 처리를 위한 효소적 섬유 섬유 분리"라는 연구는 자원, 환경 및 지속 가능성에 게재되었습니다. 공동 저자로는 Siyan Wang, Jialong Shen, Oliver Baars 및 Geoffrey Moxley가 있습니다. 자금은 환경 연구 및 교육 재단, Kaneka Corporation 및 NC 주립 섬유 공학, 화학 및 과학부에서 제공되었습니다.